Glaskroongevel Naturalis Leiden

Geschreven door Ing. Josine Crone in Bouwwereld

Op een treffende wijze zijn de gevels van Naturalis voorzien van een natuurlijk patroon in opengewerkt beton. Deze kattenogen of bloemen zijn in combinatie met een verborgen staalconstructie de drager van het atrium, de glaskroon. Een kunstzinnig ingenieus uitgevoerd ontwerp.

Het museum- en onderzoeksinstituut Naturalis Biodiversity Center is fors uitgebreid. Het museumgebouw was in 1998 gebouwd en berekend op de ontvangst van circa 150.000 bezoekers, maar groeit nu qua omvang naar het drievoudige. Ook het aantal onderzoekers dat aan dit topinstituut voor biodiversiteit werkt, is enorm toegenomen. Naast het bestaande complex is daarom een compleet nieuw museum gebouwd, naar ontwerp van Neutelings Riedijk Architecten. Extra kantoor- en depotruimte is gevonden door de bestaande museumruimte te verbouwen. In het vlak waar oud- en nieuwbouw elkaar ontmoeten ligt de nieuwe entree. Vandaar kom je in een fantastisch atrium dat is omhuld door expressieve gevels en een lichtdoorlatend dak. In hetatrium leidt een zogenaamde trappenberg naar de negen tentoonstellingszalen van het museum. Deze zalen zijn in vier gestapelde blokken zonder daglicht ondergebracht. Opvallend is de gevelafwerking met gekliefd travertin in een warmrode tint.

Glaskroongevel

Het meest opmerkelijke bouwdeel is de zogenaamde glaskroongevel rondom het 40 meter hoge atrium. Neutelings Riedijk heeft zich door de natuur laten inspireren en een dragende betonnen gevel ontworpen met prefab elementen in de vorm van dinosaurusbotten. Deze botten vormen samen een patroon waartussen de oogvormige kozijnen waren gepland. Door de gegoten knopen zou de gevel één constructief geheel worden, dat tevens het dak zou dragen. De maakbaarheid van deze monolithische bouwwijze stond echter ter discussie vanwege drie problemen. Projectmanager Erwin van den Hove van J.P. van Eesteren licht toe: “De elementdelingen zaten ter plaatse van het kozijn, waar kans is op lekkages. Ook constructief voorzagen wij problemen als gevolg van spatkrachten en thermische spanningen, waardoor scheurvorming kon ontstaan. Hoge windkrachten kunnen de natte knopen uit elkaar trekken. Het derde probleem was dat wij afhankelijk waren van de opbouw van de betonconstructie, voordat wij het dak konden maken. Dat betekent dat we pas laat wind- en waterdicht zouden zijn.”

Ingebouwde staalconstructie

Vandaar dat aannemer J.P. van Eesteren samen met opdrachtgever, adviseurs en leveranciers heeft gezocht naar een alternatieve bouwwijze, waarbij het ontwerp toch gerealiseerd kon worden. De crux is dat de draagstructuur is ontkoppeld van de gevel. Van den Hove: “Wij hebben een aparte staalconstructie gebouwd, die verborgen zit tussen de betonnen elementen en de houten aftimmering aan de binnenzijde. De staalconstructie volgt de vorm van de gevel en is nu de hoofddraagconstructie, hij draagt het dak en neemt alle windkrachten en horizontaalkrachten op. Het zijn geen rechte kolommen, maar vakwerken. De stalen staven volgen de diagonalen van het ontwerp.” Ook het dak bestaat uit vakwerken. Deze spannen van de stalen gevelconstructie over naar de betonnen kernen en zijn voorzien van een stalen dak met lichtopeningen. Deze constructie wordt aan het zicht onttrokken door een plafond met een patroon dat vrijwel overeenkomt met het gevelpatroon. Hier is een bloempatroon van eikenhouten elementen aangebracht, waartussen een lichtdoorlatend spanplafond hangt.

Trappenberg

Het atrium ontleent zijn stabiliteit aan de nieuwbouwblokken met de zalen. Hierin zijn twee langgerekte betonkernen gerealiseerd, die in combinatie met de trappenberg een driedimensionaal werkende stabiliteitsconstructie vormen. Deze open trappenberg leidt naar de tentoonstellingszalen. De zalen in de nieuwbouw hebben overspanningen tot 21,6 meter en zijn kolomloos uitgevoerd. De hoogte loopt op tot 14 meter zodat onder andere de immense langnekdino de Camarasaurus, erin zou passen. Ook Trix, de Tyrannosaurus rex, die onderzoekers van Naturalis zelf hebben opgegraven, krijgt hier een ereplek.

Van dinobotten naar kattenogen

Niet alleen de constructie van de gevel, maar ook de vorm van de samenstellende elementen is aangepast. Van losse botten en kozijnen naar een wybervormig kader, waarbinnen het kozijn in de fabriek wordt gemonteerd. De enige vraag was: hoe stapel je die kaders op elkaar zonder dat er horizontale krachten optreden? Dat is opgelost in de detaillering van de kaders. Deze hebben aan de boven- en onderzijde een afgevlakt deel aan de binnenzijde. Met dit verborgen oplegvlak bleek het mogelijk de elementen te stapelen op glijfolie, zodat ze zelf alleen verticale krachten opnemen, terwijl de horizontale krachten naar de staalconstructie worden geleid. Via een ingestorte boutverbinding zijn de elementen aan de stalen achterconstructie bevestigd.

3D-geprint model

Om deze elementen te detailleren is het ontwerp van de gevel door ABT in een parametrisch 3D-model uitgewerkt. Dat ging zelfs zo ver dat de architecten met VR-brillen het resultaat konden beoordelen en finetunen. Door de gewijzigde samenstelling werden namelijk de elementen minder diep (tot 600 mm), terwijl de architecten de plastiek wilden behouden. Na de virtual reality benadering is een 3D-model geprint en zijn 1:1 mock-ups gemaakt van de knoop en later van een compleet element. Om de 341 gevelelementen te kunnen produceren zijn vervolgens tientallen mallen van hout gemaakt. De dubbelgekromde vorm maakte de fabricage extreem lastig. Aan de maatvastheid en het voegenpatroon is zeer veel aandacht besteed om een uitstekend resultaat te bereiken. Ook aan de oppervlaktekwaliteit vanhet witte architectonische beton werden hoge eisen gesteld. Gekozen is voor een toeslag van Noors marmer. Door het oppervlak licht aan te stralen zorgen de stenen aan de oppervlakte voor een glinsterend effect.

Voor de montage van de buitengevel en de binnenbekleding is geen gewone steiger opgebouwd, maar een complete verrijdbarestaalconstructie met staalplaatbetonvloeren als loopbordessen. Zo kon er veilig en zorgvuldig van binnenuit worden gewerkt.

Oogvormig kozijn

Een belangrijk voordeel van de kadervorm is dat hierin een compleet kozijn past. Daardoor is er veel minder kans op lekkages. Op de productielocatie van betonfabrikant Hibex is alles geassembleerd, dus betonelement met stelkozijn en kozijn inclusief State of the Art beglazing. Het kozijnprofiel is van gebogen aluminium. Om dit in het betonnen kaderelement te plaatsen is een speciaal kunststof stelkozijn ontwikkeld dat niet standaard verkrijgbaar is. Het zonwerende glas is aan de buitenzijde vastgezet met een schroeflijst. Bij de keuze van het glas waren de juiste daglichttoetreding, zon- en uv-wering voor een museum van belang, omdat in het atrium delen van de collectie komen te staan.

Zeeanemonen

Hibex heeft naast deze glaskroongevel ook de prefab betonnen elementen geproduceerd die als sierbanden door de travertin gevel lopen. Het ontwerp hiervoor is gemaakt door de bekende modeontwerpster Iris van Herpen. Zij heeft het beeld van zeeanemonen gebruikt, waarbij aanvankelijk nogal scherpe lijnen waren opgenomen met een behoorlijke dieptewerking. Net als de andere gevelelementen is dit beeld parametrisch uitgewerkt en met gebruik van een virtual reality bril verfijnd, tot de juiste schaduwwerking en diepte waren bereikt. Bij een reliëfdiepte van 48 mm op een element van 150 mm beton was het optimum bereikt qua maakbaarheid en effect. Het oorspronkelijke ontwerp is hiervoor wat zachter gemaakt met een soepel plooiend resultaat als gevolg. Op de naden vloeien de lijnen in elkaar over, want het is een doorlopend patroon. Het betreft circa achttien verschillende vormen, waarvoor houten mallen met CNCtechnieken zijn gefreesd om het beton in te storten. Ook hier is een toeslag van Noors marmer toegevoegd en is het oppervlak licht aangestraald na het ontkisten.

Travertin uit Iran

Een ander uniek onderdeel is de toepassing van gekliefd travertin in de binnen- en buitengevels van het museum. Anders dan het bekende gepolijste travertin is dit materiaal ruw en lijkt het zo uit de natuur te komen. Het betreft een roodbruine travertinsoort uit Iran. De natuursteen blokken zijn met een speciale machine gekliefd. Van den Hove: “Er is aan vier kanten van het blok een beitel geplaatst waarop een klap wordt gegeven. Dan scheurt of breekt het blok natuurlijk. Zo ontstaat een zeer bijzonder resultaat. Iedere steen is anders. De kleuren variëren van rood/bruin tot oranje en wit/geelachtig, er zitten zelfs kristallen in. Een uitzonderlijk sterk effect.”

Montage

Doordat de bekleding van buiten naar binnen doorloopt, zie je de zalen als gestapelde dozen. De travertin blokken hangen met een mortelankersysteem aan de betonnen achterwand. Bij de uitkragingen is een gemodificeerde geveldrager toegepast om de gevel op te hangen. Bij lastig te bereiken plekken zoals de hoekuitkraging, is hiervoor zelfs een rail voor hangardeuren gebruikt. Hoewel de gekliefde travertin kwetsbaar oogt, valt dat mee volgens Van den Hove. Van tevoren is het materiaal op vorstbestendigheid getest. Door het poreuze karakter treedt het water uit in plaats van dat het opgesloten raakt en bij vorst de steen kapot drukt. Op den duur zal het wel vervuilen, maar dat hoort bij de natuur volgens Naturalis.

Eiken bekleding

In het interieur valt de fraaie afwerking van gevels en plafonds op. De dichte kaders aan de binnenzijde van gevels zijn zo’n 800 mm diep. Hierin zijn de staalconstructie en de thermische en akoestische isolatie verwerkt. De eikenhouten panelen zijn  geproduceerd en gemonteerd door Harryvan Interieurbouw. De dichte panelen zijn geschroefd, de geperforeerde panelen vastgeklikt. Ze zijn met een zeer geringe tolerantie gemaakt, omdat aanpassingen in het werk uitgesloten waren. Belangrijk hierbij was dat de aftimmering pas zou starten nadat de complete staalconstructie was gesteld, de betonnen gevelelementen waren gemonteerd en ook het dak erop zat. De zetting van de staalconstructie als gevolg van de belasting had dus al plaatsgevonden. Vervolgens konden de binnengevel en het plafond als een soort meubelbouw plug & play worden gemonteerd. Uiteraard is er gedacht aan het kunnen reinigen van de gevels. Zo zijn er aparte glazenwasinstallaties voor de binnen- en voor de buitengevel. Het eikenhout komt verder terug op de trappen, sommige vloeren en kaders rondom deuren.

Samenwerking

Naast het museum is tevens een nieuw laboratorium van 3000 m2 gebouwd en zijn de bestaande gebouwen ingrijpend verbouwd voor hun nieuwe kantoor- en depotfuncties. Het succes van dit project zit volgens Van den Hove niet alleen in het krachtige ontwerp van Neutelings Riedijk en de toegepaste technieken voor de uitvoering, maar zeker ook in de onderlinge samenwerking. “De sleutel tot succes is dat je in staat bent de dialoog aan te gaan met elkaar en dat het ook wel even pijn mag doen, dat je niet bang bent om leveranciers in het uitwerkingsproces in te brengen, maar juist hun vakmanschap integreert. Zonder deze partijen was het niet gelukt om een dergelijk complex ontwerp te realiseren”, besluit Van den Hove.

Lees hier het artikel op bouwwereld.nl